Ubuntu12.04下建立交叉編譯環境、使用QEMU模擬Cortex-A9、QEMU運行uboot

一. 基礎環境

0. 安裝virtualbox

 下載最新virtualbox (4.2)，安裝

1. 安裝ubuntu12.04

 下載ubuntu-12.04的dvd安裝iso，搜索下載

2. virtualbox安裝ubuntu時候，分配100G，的動態盤

3. 裝好ubuntu后， 安裝virtualbox增強功能，重啟

4. 設置共享文件夾，自動掛載+固定分配，重啟

5. sudo adduser xxx vboxsf,設置了用戶加到vboxsf組，獲取權限，重啟

6.  修改ubuntu源,網易很給力:

 

deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise main restricted
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-updates main restricted
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise universe
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-updates universe
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-updates multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-backports main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-security main restricted
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-security universe
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ precise-security multiverse

sudo apt-get update

 

 

二. 安裝交叉工具鏈

 

1. sudo apt-get insatll gcc-arm-linux-gnueabi
2. sudo apt-get insatll g++-arm-linux-gnueabi
   

注意：此處arm-linux-gnueabi-gdb沒有被安裝，可以自己編譯一個:

 

(1) 搜索下載 gdb-7.4.1.tar.bz2

(2) 安裝 

sudo apt-get install libncurses5-dev

termcap庫在這里

 

(3) 解壓配置

 

./configure --target=arm-linux-gnueabi

(4) 安裝

 

默認地址 /usr/local

sudo make install

(5) sudo ldconfig系統配置生效

(6) 可以使用了

 

 

三. 安裝Qemu

 

sudo apt-get install qemu qemu-system qemu-utils

 

 

四.  下載u-boot

www.denx.de是uboot的官網，denx軟件和硬件都有，工具鏈eldk也很好用，可以用eldk的工具鏈編譯，ftp下載時候，使用http方式的，不要使用ftp方式，可能看不見東西.

 

http://ftp.denx.de/pub/eldk/ - 工具鏈地址

 

http://ftp.denx.de/pub/u-boot/ - uboot地址

 

http://ftp.denx.de/pub/u-boot/u-boot-2012.04.tar.bz2 下載這個

 

五. 編譯uboot

編譯uboot需要確定板子，板子和cpu、soc等是密切相關的，看uboot源碼根目錄下的boards.cfg，可以知道所有支持的板子名字，對應的架構，cpu，廠商等，

因為我們要使用Qemu來模擬這個板子，所以要找到一個Qemu和uboot同時支持的板子，同時還是cortex-a9架構核心的.

boards.cfg中有一行：

 

 ca9x4_ct_vxp                 arm         armv7       vexpress            armltd

 

vexpress 是板子名，arm是架構arch，armv7是cpu，實際也是架構，armltd是廠商vendar

ca9x4_ct_vxp 是配置名。

同時，使用qemu-system-arm -M ?命令，能看到支持的板子列表，其中包括：

 

vexpress-a9          ARM Versatile Express for Cortex-A9 

就是說vexpress 這個板子，在uboot和qemu中，同時支持，且是cortex-a9的.

(1) export ARCH=arm

(2) export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

(3) make ca9x4_ct_vxp_config

(4) make

編譯成功后，源碼根目錄下出現 u-boot u-boot.bin等文件.

 

六. 運行

1. qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -nographic -kernel u-boot  此命令沒有圖形只有命令行輸出
   
2. 或者
3. 1. qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -serial stdio -kernel u-boot 此命令包括圖形和命令行輸出

   可以gdb調試：
   

   注意

   (1)  gdb調試
   

   qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -kernel u-boot -S -s

   和

   qemu-system-arm -m 256 -kernel u-boot -gdb tcp::1234 -S同一個意思

   -s 表示 -gdb tcp::1234
   

   -S 表示停下來，另一個終端可用arm-linux-gnueabi-gdb，啟動后用參數target remote tcp::1234連接

   當然，連接之前，需要用file 制定一個有符號的目標，比如u-boot .
   

   同時gdb的 directory命令可以制定源文件的搜索路徑.
   

    (2)  kernel 文件類型
   

    支持ld鏈接出來的elf文件，gdb調試端，需要用file加載相應的有調試信息符號的elf文件.

   七. 編譯運行linux內核
   

   1. 獲取內核

    

   ftp://ftp.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.8.tar.bz2

   2. 編譯

    

   export ARCH=arm

   export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

   make clean distclean

   make vexpress_defconfig

   make -j4

   3. 啟動

    

   qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -kernel linux/linux-3.8/arch/arm/boot/zImage -append "console=tty0"

   
   

    

   八. 根文件系統

   1. busybox編譯

   (1) 下載源碼

   http://www.busybox.net/downloads/busybox-1.21.0.tar.bz2

   (2) 編譯
   

    

   export ARCH=arm

   export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

   make -j4

   make install

   (3) _install目錄就是所有的busybox編譯的結果

   2. 制作根文件系統目錄

   (0) 根目錄

   mkdir rootfs

   cd rootfs
   

   (1) 目錄結構

   mkdir bin etc dev lib proc tmp root home sys usr sbin var mnt
   

   (2) 運行庫-來自工具鏈

   cp -a /usr/arm-linux-gnueabi/lib/* lib
   

   (3) 配置文件-來自busybox
   

   cp -a <busybox_dir>/examples/bootfloppy/etc/* etc

   (4) busybox工具集

   cp -a <busybox_dir>/_install/* .

   (5) 設備文件

   sudo cp -a /dev/console /dev/loop0  /dev/loop1  /dev/null  /dev/ram0  /dev/tty  /dev/tty0  /dev/tty1  /dev/zero /dev
   

   (6) 修改mdev配置，mdev負責自動生成設備節點,mdev.conf是配置文件
   

   vi etc/mdev.conf

   1. controlC[0-9] 0:0 0660 =snd/
   2. pcm.* 0:0 0660 =snd/
   3. seq.* 0:0 0660 =snd/
   4. mix.* 0:0 0660 =snd/
   5. timer 0:0 0660 =snd/

   其他特殊要求的設備文件，同樣道理即可.
   

   (7) 修改啟動配置

   vi etc/init.d/rcS

   增加

    

   mount -n -t proc none /proc 
   

    

4.  

   mount -n -t sysfs none /sys 
   

    

5.  

   mdev -s 這句很重要，生成所有的設備節點

    

   如果用nfs的話，有了以上目錄就可以了
   

   3. 根文件系統鏡像

   dd if=/dev/zero of=rootfs.img bs=1M count=32 # 32M的鏡像
   

   mkfs.ext3 rootfs.img

   mkdir tmpfs

   sudo mount -o loop rootfs.img tmpfs

   sudo cp -a rootfs/* tmpfs/

   sudo umount tmpfs

    

   rootfs.img中就有了文件系統鏡像了，ext3格式.
   

   4. 文件系統鏡像啟動qemu - 此時不需要u-boot了，直接啟動內核指定參數即可
   

    

   qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -kernel linux/linux-3.8/arch/arm/boot/zImage -append "root=/dev/mmcblk0 console=tty0 init=/linuxrc" -sd rootfs.img

    

    

   九. qemu網絡配置

   0. qemu支持tap網絡
   

   1. ubuntu-12.04本身內核支持了tun設備，所以不用再編譯模塊了.
   

   2. 安裝nfs

   (1) sudo apt-get install nfs-kernel-server

   (2) sudo vi /etc/exports
   

    /home/xxxx/work/rootfs/fs *(rw,sync,no_subtree_check,all_squash,insecure,anonuid=1000,anongid=1000)
   (3) service portmap restart
   

   (4) service nfs restart

   3. 修改qemu網絡啟動腳本

   sudo vi /etc/qemu-ifup

    

   #!/bin/sh  
   /sbin/ifconfig $1 172.20.0.1
   意思就是說host機器的ip是172.20.0.1

   4. nfs啟動內核
   

    

   sudo qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -kernel linux/linux-3.8/arch/arm/boot/zImage -append "root=/dev/nfs nfsroot=172.20.0.1:/home/rda/work/rootfs/fs rw ip=172.20.0.2:172.20.0.1:172.20.0.1:255.255.255.0 init=/linuxrc console=tty0"   -net nic -net tap 

    

   ip=本機IP:對方IP:網關IP:掩碼

   nfsroot=nfs的地址 對方IP:路徑 - 和/etc/exports中導出的路徑一樣
   

    

   十. GDB和GDBServer的交叉編譯和使用

   1. gdbserver

   gdbserver很好用，作為設備端的應用為pc端gdb提供需要的信息，編譯也簡單

   (1) 下載源碼

   gdb-7.5.tar.bz2

    

   地址： ftp://prep.ai.mit.edu/pub/gnu/  

    

   (2) 編譯

   cd gdb-7.5/gdb/gdbserver

   ./configure --host=arm-linux-gnueabi --target=arm-linux-gnueabi
   

   make -j4

   即生成了gdbserver，file查看文件類型，copy到板子上

   (3) 使用

   板子上：
   

   ./gdbserver localhost:1234 helloworld # helloworld是程序，執行后等待連接

   PC上：
   

   arm-linux-gnueabi-gdb helloworld

   target remote 172.20.0.2:1234 

   以上連接上，就可以直接調試了
   

   2. gdb
   

   (1)  源碼 - gdb依賴termcap庫
   

    

   termcap-1.3.1.tar.gz

   地址： ftp://prep.ai.mit.edu/pub/gnu/ 

   (2) 交叉編譯termcap

   cd termcap-1.3.1

   ./configure

   后，修改Makefile如下
   

   vi Makefile

   CC = arm-linux-gnueabi-gcc

   AR = arm-linux-gnueabi-ar

   RANLIB = arm-linux-gnueabi-ranlib
   

   make

   (3) 交叉編譯GDB
   

   把剛編譯出的libtermcap.a復制到gdb-7.5/gdb

   cp -a libtermcap.a gdb-7.5/gdb
   

   cd gdb-7.5

   修改gdb/configure

   case $host_os in

       cygwin*)

          if test -d $srcdir/libtermcap; then
   

   ........

   esac
   

   ------->

   ac_cv_search_rgetent="libtermcap.a"
   

   配置
   

   ./configure --target=arm-linux-gnueabi --host=arm-linux-gnueabi 
   

   make -j4

   (4) 運行GDB

   GDB復制到板子上，就和調試PC程序一樣了.
   

    

十一. 問題

 1. 參考鏈接

http://www.linuxidc.com/Linux/2012-07/65478.htm

 

http://www.cnblogs.com/huqingyu/archive/2005/04/03/131102.html QEMU網絡

 

2. uboot出現問題

DRAM:  256 MiB
WARNING: Caches not enabled
Flash: ## Unknown flash on Bank 1 - Size = 0x00000000 = 0 MB
## Unknown flash on Bank 2 - Size = 0x00000000 = 0 MB
*** failed ***
### ERROR ### Please RESET the board ###

 

如果在檢測Flash failed后停止運行，是因為在 arch/arm/lib/board.c里面 board_init_r()函數里檢測Flash失敗后調用了hang(), 暫時先把hang()去掉就可以運行下去了。

3. gdb運行出現

 

"Remote ‘g’ packet reply is too long"

  在gdb/remote.c中
  注釋掉：
       

if (buf_len > 2 * rsa->sizeof_g_packet)            error (_(“Remote ‘g’ packet reply is too long: %s”), rs->buf); 

  並在后面添加：
 

if (buf_len > 2 * rsa->sizeof_g_packet) {       rsa->sizeof_g_packet = buf_len ;       for (i = 0; i < gdbarch_num_regs (gdbarch); i++)       {          if (rsa->regs[i].pnum == -1)          continue;           if (rsa->regs[i].offset >= rsa->sizeof_g_packet)          rsa->regs[i].in_g_packet = 0;          else          rsa->regs[i].in_g_packet = 1;       }    }

原因是gdbserver給的register個數過多，具體看代碼即可.

 

4. 高版本gdb可能會遇到調試錯誤，段錯誤等，可以換用低版本gdb，如gdb-7.0,gdb-6.8

gdb-7.0a這個版本是好用的.

5. 如果出現編譯錯誤

Werror相關的，那么配置的時候:

./configure --enable-werror=no ......

6. 注意gdbserver和gdb要用同一版本的 

7. gdb和gdbserver通信過程中，共享庫符號問題

因為板子上的庫路徑和pc庫路徑不同，所以pc上gdb可能出現加載不了動態庫的問題，方法是：

set solib-absolute-prefix /usr/arm-linux-gnueabi/

set solib-search-path /uar/arm-linux-gnueabi/lib/